Migration von Verpackungsinhaltsstoffen in Lebensmittelsimulanzien Entwicklung einer Screeningmethode für den Nachweis mittels GC-MS

Abstract

Die meisten Lebensmittel kommen heutzutage in verpackter Form in den Handel. Dabei handelt es sich bei der Verpackung sehr oft um Kunststoffe. Diese sind auf Grund ihrer Eigenschaften von großem Vorteil und können sogar teilweise andere Verpackungsstoffe wie z.B. Glas, Papier oder Metall ersetzen, bergen aber den Nachteil, dass sie auf Grund ihrer Herstellung migrationsfähige Substanzen enthalten, die in das Lebensmittel übergehen können. Nicht alle diese Substanzen sind in beliebigen Mengen für die Herstellung einer Lebensmittelverpackung geeignet, da sie unter Umständen die Gesundheit der Verbraucherinnen und Verbraucher schädigen können. Deswegen müssen Kunststoffe toxikologische Untersuchungen durchlaufen, bevor sie als Lebensmittelverpackungsmaterialien freigegeben werden. Bei diesen Untersuchungen werden z. B. der TDI (Tolerable daily intake) und der PADI (Packaging accactalbe daily intake) bestimmt, über deren Angabe der SML (Specific migrations limit) angegeben werden kann. Zur Überprüfung der Einhaltung der SMLs sind Migrationsprüfungen mit anschließender Gehaltsbestimmung einzelner Stoffe nötig. Diese Bestimmungen müssen für jeden Stoff einzeln gemacht werden, was zeit- und kostenintensiv ist. Es ist daher von Vorteil, mittels eines Verfahrens mehrere Stoffe gleichzeitig bestimmen zu können. Die Aufgabenstellung war, ein Screeningverfahren für Messungen mittels GC-MS zu erstellen, bei dem verschiedene Migranten aus Lebensmittelverpackungen gleichzeitig identifiziert werden können und dieses Verfahren für ausgewählte Substanzen zu validieren. Das Ziel dabei war einerseits einen Überblick über die migrierten Stoffe und andererseits einen Richtwert der Konzentrationen zu erhalten. Für die Konzentrationen der Substanzen ist dabei wichtig zu wissen wie nahe man am SML (dem gesetzlichen Höchstwert) liegt. Für exakte Konzentrationsangaben einzelner Substanzen wären weitere Messungen nötig. Trotzdem ist es von Vorteil ein Screeningverfahren zu verwenden.<br />Der Vorteil eines Screeningverfahrens liegt darin, dass man relativ schnell einen Überblick über die in der Simulanz enthaltenen Substanzen gewinnt, da man viele Substanzen zeitgleich in einem Messvorgang bestimmt. Wie bei den meisten Messmethoden ist auch das Screeningverfahren mit Nachteilen behaftet. Der Nachteil hier ist, dass man mit speziell diesem Verfahren keine exakten Konzentrationsangaben machen kann. Dies liegt v. a. an der Art und Weise der Aufarbeitung.<br />Trotzdem lassen sich, für die hier validierten Substanzen, gute Aussagen darüber treffen wie viel in etwa aus einer Verpackung hinaus migriert ist. Die Aufarbeitung der Simulanzien findet direkt in einem Vial statt. In jedem Vial wurde Isoamylalkohol vorgelegt, um den später folgenden Eindampfschritt zu erleichtern. Denn Isoamylalkohol ist schwer abdampfbar und verhindert daher ein rasches Trockenlaufen. Zusätzlich wurden zwei interne Standards und ein Mischstandard, bestehend aus den zu validierenden Substanzen, zupipettiert. Zum Schluss wurde das Vial auf 1300 µl aufgefüllt. Die resultierende Mischung wurde am VisidryTM unter Stickstoff bis fast zur Trockene abgedampft und mit Ethylacetat bis ca. 130 µl aufgefüllt. Dadurch wurde eine Aufkonzentrierung um den Faktor 10 erhalten. Es folgte eine Messung mittels GC-MS mit einem Quadrupol und einem Photomultiplier als Detektor. Durch diese Aufarbeitung mit anschließender GC-MS-Messung konnten 27 verschiedene Substanzen an ihrem SML und 1/10 darunter validiert werden.<br />Bis auf geringe Ausnahmen ist dies sehr gut geglückt. Mittels dieser Methode lassen sich daher Aussagen, für die hier validierten Substanzen, semiquantitativer Art machen.

Currently, most foods coming to the market are packaged. Most of these packages are made from plastics. Plastics have a great advantages due to their characteristics and can sometimes replace other packaging materials such as glass, paper and metal. However, they also have the disadvantage that they contain, due to how they are produced, migratable substances, that can migrate into the food. Not all of these substances are useable for the manufacture of food packaging, because in some cases they can harm the health of the consumer. Therefore plastics have to undergo toxicological investigations before they are allowed for food packages. As part of these investigations, the TDI (tolerable daily intake) and the PADI (Packaging acceptable daily intake) are determined, which in turn can be used to determine their SML (specific migration limit). To check that the SMLs limits are not surpassed migration tests are needed, followed by an inventory of the contained individual substances. These provisions must be made individually for each substance, which is time-consuming and cost-intensive. It is therefore advantageous to use a method that can determine several substances simultaneously.<br />The task at hand was to create a screening method for measurement by GC-MS, in which different migrants from food packaging can be simultaneously identified, and to validate this method for selected substances. The goal was to both get an overview of the migrated substances and also a measurement for the concentrations. For the concentrations of the substances it is important to know how close they are to the SML (the regulatory limit) lines. For exact concentration data of individual substances, further measurements would be necessary.<br />Nevertheless, it is advantageous to use a screening process. The advantage of a screening process is that it is possible to relatively quickly gain an overview of the substances contained in the simulant, because you can determine many substances simultaneously in one measurement. As in most measurement methods the screening process is fraught with disadvantages. The disadvantage of the screening process is, that you cannot make exact measurements of concentration values.<br />This is mainly due to the way of processing. Nonetheless, for the substances looked at in this work, good statements can be made about how much of the substances approximately emigrated from a package.<br />The preparation of the simulant is made directly in a vial. In each vial would be filled with Isoamylalcohol to facilitate the later following evaporation step. Because Isoamylalcohol is hardly steamable, it prevents a rapid dry run. In addition, two internal standards, and a standard mix, consisting of the substances to be validated, need to be pipetted into the vial. Finally, the vial was filled to 1300 µl. The resulting mixture was evaporated under nitrogen at VisidryTM until almost dry and filled with ethyl acetate to 130 µl. This induced a concentration by a factor of 10. It was followed by a measurement by GC-MS with a quadrupole and a photomultiplier as a detector.<br />Using this procedure, followed by GC-MS measurements, 27 different substances could be detected and validated at their SML and 1/10th below. Except for a few exceptions, this succeeded very well. Using this method one can make semiquantitative conclusions concerning those validated substances.<br />